En ny simulering utförd på världens mest kraftfulla superdator dedikerad till astronomi har tagit fram ett testbart scenario för att förklara utseendet på Vintergatans stång. Att jämföra detta scenario med data från nuvarande och framtida rymdteleskop kommer att hjälpa till att klargöra utvecklingen av vår hemgalax.

Astronomi avslöjar strukturen hos Vintergatans galax i allt större detalj. Astronomer vet att det är en skivgalax, med två- eller fyrarmade spiraler, med en rak stång i mitten som förbinder spiralerna. Nu vet de också att den inre delen av stången har en jordnötsformad utbuktning, platser där stången är tjockare, sticker ut ovanför och under mittplanet av Vintergatans galax och en kärnkraftsutbuktning, som är skivliknande och ligger i den centrala delen av Vintergatan. Vissa andra galaxer, men inte alla, uppvisar liknande utbuktningar av två typer.

Astronomer ställde frågan, "Hur bildades de två typerna utbuktningarna?" För att svara på denna fråga simulerade ett team under ledning av Junichi Baba vid National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) ett möjligt scenario för en Vintervägsliknande galax på ATERUI II vid NAOJ, världens mest kraftfulla superdator dedikerad till astronomi. Teamets simulering är den mest kompletta och exakta hittills, inklusive inte bara stjärnorna i galaxen, utan även interstellär gas. Den innehåller också födelsen av nya stjärnor från gasen och stjärnors död som supernovor.

Bildandet av en bar hjälper till att kanalisera gas till den centrala delen av galaxen, där det utlöser bildandet av nya stjärnor. Så det kan vara rimligt att anta att kärnkraften i galaxen är skapad av nya stjärnor som föds där. Men simuleringarna visar att det nästan inte finns några nya stjärnor i ribban utanför kärnkraftsbulan, eftersom ribban är så effektiv på att kanalisera gas mot mitten. Det betyder att gaspåfyllning inte är anledningen till att en jordnötsformad utbuktning utvecklas i stången. Istället finner teamet att gravitationsinteraktioner kan driva några av stjärnorna in i banor som tar dem över och under mittplanet.

Det mest spännande är att simuleringen ger ett testbart scenario. Eftersom den jordnötsformade utbuktningen inte får några nya stjärnor, måste alla dess stjärnor vara före bildningen av stången. Samtidigt leder baren gasen till den centrala regionen där den skapar många nya stjärnor. Så nästan alla stjärnor i den nukleära bulan kommer att ha fötts efter att stången bildades. Det betyder att stjärnorna i den jordnötsformade bulan kommer att vara äldre än stjärnorna i kärnbulan, med ett tydligt avbrott mellan åldrarna. Detta avbrott motsvarar den tidpunkt då stången bildades.

Data från Europeiska rymdorganisationens Gaia-sond och Japans framtida JASMINE-satellit kommer att göra det möjligt för oss att bestämma stjärnornas rörelser och åldrar och testa detta scenario. Om astronomer kan upptäcka en skillnad mellan stjärnornas åldrar i jordnötsformade och kärnkraftsutbuktningar, kommer det inte bara att bevisa att överätande inte är skulden för den jordnötsformade utbuktningen, det kommer att berätta för oss åldern på stången i Milky Sätt galax.

Dessa resultat visade sig som Baba et al. "Åldersfördelning av stjärnor i boxiga/jordnöts-/X-formade utbuktningar utan stångböjning" i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society den 8 mars 2022. + Utforska vidare

Vintergatans medelålders inre ring